ٹائٹینیم ہیٹر کنسنٹریٹڈ فارمک ایسڈ میں یکساں پتلا ہونے سے لیکن ڈائلٹ (5%) فارمک ایسڈ میں لوکلائزڈ پٹنگ سے کیوں ناکام ہوتا ہے؟

مثال کے طور پر، فارمک ایسڈ سروس میں ٹائٹینیم وسرجن ہیٹر کی ناکامی کی وجہ تیزاب کے ارتکاز کے ساتھ وسیع پیمانے پر مختلف ہوتی ہے، جو کہ ایک پروسیس انجینئر کے لیے اہم ہے جب ایک ہیٹر کا انتخاب کرتے وقت مرتکز فارمک ایسڈ (85-99%) میں گریڈ 2 کا ٹائٹینیم یکساں طور پر پتلا ہو جاتا ہے، جس کی پیشن گوئی کی جا سکتی ہے، دیوار کی موٹائی کی شرح کی پیمائش کے ساتھ سنکنرن الاؤنس. 5-10% فارمک ایسڈ میں، یہ وہی ٹائٹینیم گریڈ لوکلائزڈ پٹنگ کے ساتھ ناکام ہو سکتا ہے، ایک غیر متوقع، تیز حملہ جو مہینوں میں دیوار سے ٹکر سکتا ہے جبکہ عام سنکنرن کی شرح زندگی کے سالوں کی نشاندہی کرتی ہے۔ مشاہدہ شدہ تضاد غیر فعال فلم کے استحکام، ہائیڈروجن ارتقاء اور حل پذیر ٹائٹینیم فارمیٹ پیچیدہ تشکیل پر تیزاب کے ارتکاز کے مخالف اثرات سے منسوب ہے۔ اس ارتکاز پر منحصر ناکامی کے طریقہ کار کا علم انجینئر کو ہر حراستی رینج کے لیے دیوار کی مناسب موٹائی اور معائنہ کی حکمت عملی کا انتخاب کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

ارتکاز پر الیکٹرو کیمیکل فیلور میکانزم کا انحصار
Low water concentration in concentrated formic acid (>70%) آئنک چالکتا کو کم کرتا ہے اور اس طرح الیکٹرو کیمیکل سنکنرن کی شرح کو کم کرتا ہے۔ بنیادی سنکنرن میکانزم فارمک ایسڈ اور اس کے بعد یکساں پتلا ہونے کے ذریعہ TiO2 غیر فعال کوٹنگ کی کیمیائی خرابی ہے۔ سنکنرن کی مصنوعات، ٹائٹینیم فارمیٹ، گھلنشیل ہے، پھر بھی یہ ایک باقاعدہ، متوقع رفتار سے پیدا ہوتا ہے۔ غیر فعال فلم مقامی طور پر تباہ نہیں ہوتی ہے اور پوری سطح پر غیر منقطع رہتی ہے۔

In dilute formic acid (5-10%) there is enough water to facilitate electrochemical corrosion. The cathodic reaction is hydrogen evolution (2H+ + 2e- ->H2)۔ ایٹم ہائیڈروجن ٹائٹینیم جالی میں جذب ہو جاتی ہے جو اناج کی حدود اور شمولیت پر ٹوٹنے والی ٹائٹینیم ہائیڈرائڈ (TiHx) پیدا کرتی ہے۔ ہائیڈرائڈ جنریشن کی وجہ سے غیر فعال فلم کے مقامی کریکنگ سے حجم کو بڑھایا جاتا ہے۔ ٹوٹے ہوئے علاقوں میں بے نقاب ٹائٹینیم تیزی سے فارمک ایسڈ میں تحلیل ہو جاتا ہے۔ یہ مجرد مقامات پر ایک محدود حملہ ہے نہ کہ یکساں پتلا ہونا، جو گہرا گڑھا-ہے۔ گڑھوں کے پھیلاؤ کی شرح وزن میں کمی کے حساب سے یکساں سنکنرن کی شرح سے 10 سے 50 گنا زیادہ ہے۔

سنکنرن کی شرح اور ناکامی کے طریقوں کی فارمک ایسڈ حراستی کی پیمائش
فارمک ایسڈ (وزن کے لحاظ سے %)درجہ حرارت (C) غالب ناکامی کی شرح سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال) سوراخ کرنے کا وقت (دیوار 1.5 ملی میٹر) پیشن گوئی 99% (گلیشیئر) 50% یکساں پتلا ہونا 0.03-0.08 19-50 سال زیادہ (متوقع)
99% 100 بھی پتلا ہونا 0.15-0.30 5-10 سال ہائی 85% 80 پتلا، یکساں 0.10–0.20 7.5–15 سال 50% ہائی 80 مخلوط (یکساں + کچھ پٹنگ) 0.20-0.40 3.8-7.5 سال اعتدال پسند
20% 80 ڈومیننٹ پٹنگ 0.30-0.60 (اوسط) 2.5-5 سال (اوسط) کم (پہلے کھلے گڑھے)
10% 80 شدید پٹنگ 0.40 سے 0.80 (اوسط) 1.9 سے 3.8 سال (اوسط) بہت کم (<1 سال میں گڑھے)
5% 80 شدید پٹنگ 0.50-1.00 (اوسط) 1.5-3 سال (اوسط) بہت کم (6-12 ایم ایس میں گڑھے)
1% 80 ہائیڈروجن کی خرابی + پٹنگ 0.20 - 0.503–7.5 سال غیر متوقع
یہ دکھایا گیا ہے کہ اہم منتقلی کا ارتکاز تقریباً 15-25% فارمک ایسڈ ہے۔ 25% سے اوپر کی قدروں کے لیے یکساں پتلا ہونا غلبہ رکھتا ہے اور سنکنرن کی شرح درجہ حرارت کے ساتھ ایک متوقع آرہینیئس تعلق کی پابندی کرتی ہے۔ 15% سے نیچے گڑھا غالب ہے اور سنکنرن کی اوسط شرح حقیقی سروس لائف کا ایک ناقص پیش گو ہے، کیونکہ ایک گڑھا دیوار کو سوراخ کر سکتا ہے جب کہ اس کے ارد گرد دھات زیادہ تر غیر حملہ آور رہتی ہے۔

فارمک ایسڈ کی حراستی کو منتخب کرنے کے لیے ایک منظر نامے پر مبنی گائیڈ
فارمک ایسڈ کا ارتکاز اور درجہ حرارت ٹائٹینیم گریڈ 2 موزوں ڈیزائن کی حکمت عملی معائنہ کی ضرورت
85–99%، <80 ڈگری بہترین معیاری دیوار (1.5 ملی میٹر)۔ یکساں شرح سنکنرن الاؤنس کا حساب۔ سالانہ موٹائی کی جانچ کافی ہے۔
قابل قبول بڑھی ہوئی دیوار (2.0–2.5 ملی میٹر) 85–99%، 80–100 ڈگری متوقع یکساں پتلا ہونا۔ سال میں دو بار موٹائی کی جانچ
50–70%، <60 ڈگری قابل قبول 2.0 ملی میٹر دیوار سنکنرن الاؤنس کے ساتھ۔ ٹرانزیشن پٹنگ پر نظر رکھیں۔ موٹائی اور گڑھوں کا سہ ماہی سروے۔
20-%50، کسی بھی درجہ حرارت کا معمولی اپ گریڈ گریڈ 7 (Pd-alloyed) میں یا دیوار کو 3.0 mm تک بڑھا کر گڑھے کا باقاعدہ معائنہ (ماہانہ)
5–15%، درجہ حرارت > 40 ڈگری ناقص گریڈ 2 استعمال نہ کریں گریڈ 7 زرکونیم یا ٹینٹلم کی وضاحت کریں۔ N/A گریڈ 2 تیز ہوگا۔
< 5% ambientPoor Do not use titanum. Use PTFE lined or Hastalloy C-276 heater.Not relevant.
ڈیلیٹ فارمک ایسڈ سروس کے لیے انجینئرنگ حل
گڑھے کے خطرے کو کم کرنے کے لیے تین تخفیفیں ہیں جب ڈائلوٹ فارمک ایسڈ سروس (5-15%) سے گریز نہیں کیا جا سکتا اور گریڈ 2 ٹائٹینیم کو استعمال کرنا چاہیے۔ پہلا یہ ہے کہ تیزاب کی ارتکاز کو مرکوز فارمک ایسڈ یا بخارات کا پانی شامل کرکے بڑھایا جائے تاکہ ارتکاز 20% سے تجاوز کر جائے اور ناکامی کا طریقہ کار یکساں پتلا ہو جائے۔ دوسرا تخفیف حل میں ایک آکسیڈائزنگ ایجنٹ (100–200 ppm Fe³⁺ یا Cu²⁺) شامل کرنا ہے، جو سنکنرن کی صلاحیت کو غیر فعال علاقے میں لے جاتا ہے اور ہائیڈروجن ارتقاء کو دباتا ہے، اس طرح ہائیڈرائڈ کی پیداوار اور پٹنگ کم ہوتی ہے۔ ایک تیسرا تخفیف یہ ہے کہ -0.8 V بمقابلہ SCE کی کیتھوڈک پروٹیکشن پوٹینشل کو قربانی کے زنک اینوڈ کے ساتھ لاگو کیا جائے جو ٹائٹینیم پوٹینشل کو ہائیڈروجن ارتقاء کے علاقے تک پہنچنے کی اجازت نہیں دیتا ہے۔

نتیجہ: فارمک ایسڈ، 5% (پتلا) مرتکز پٹنگ کا سبب بنتا ہے۔ یکساں پتلا ہونا
مرتکز فارمک ایسڈ (85-99%) میں ٹائٹینیم ہیٹر یکساں پتلا ہونے سے ناکام ہو جاتا ہے۔ پانی کی کم مقدار الیکٹرو کیمیکل سنکنرن کو محدود کرتی ہے اور اس طرح دھات کے نقصان کی پیش گوئی کی جاتی ہے۔ پتلا فارمک ایسڈ (5%) میں H ارتقاء، H ایٹم جذب، ہائیڈرائیڈ کی پیداوار اور مقامی غیر فعال فلم کی خرابی کا سبب بننے کے لیے کافی پانی ہوتا ہے جس کی وجہ سے تیز رفتار، غیر متوقع پٹنگ ہوتی ہے۔ اہم منتقلی کا ارتکاز 15-25% کی حد میں ہے۔ 25% سے اوپر مسلسل پتلا ہونا غالب ہے اور گریڈ 2 ٹائٹینیم مناسب سنکنرن الاؤنس کے ساتھ کافی سروس لائف دیتا ہے۔ گریڈ 2 کی تجویز نہیں کی جاتی ہے جہاں پٹنگ 15% سے کم ہو۔ فارمک ایسڈ ڈیوٹی کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر کی وضاحت کرتے وقت، فراہم کنندہ کو ناکامی کے طریقوں کا صحیح اندازہ لگانے اور سنکنرن الاؤنس (مرتکز ایسڈ کے لیے) کا حساب لگانے یا میٹریل اپ گریڈنگ (ڈائلوٹ ایسڈ کے لیے) کی پیشکش کرنے کے لیے تیزاب کے عین ارتکاز کی ضرورت ہوتی ہے۔